ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2019
Просмотров: 8615
Скачиваний: 3
206
Глава 10 МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ
ДРЕВЕСИНЫ
1. Общие сведения о древесине
Древесина широко распространена по всему земному шару.
В России произрастает пятая часть мировых запасов древесины.
Запасы древесины, млрд. м
3
: Бразилия - 80; Россия - 40; Канада -
27; США - 23; Швеция - 2,5; Финляндия - 1,6. Около 2/3 запасов
составляет хвойная древесина. На Балканах растет практически
только лиственная древесина, преимущественно ценных пород.
Достоинства древесины: высокая прочность, малая плот-
ность, низкая теплопроводность, легкость обработки, гигиенич-
ность, самовосполняемость запасов.
Недостатки: анизотропия свойств, гигроскопичность, за-
гниваемость, горючесть.
Качество древесины определяется породой дерева, его
структурой и свойствами, общим состоянием и количеством по-
роков.
Область применения. Из древесины возводят деревянные
конструкции, применяют для наружной и внутренней отделки,
изготавливают композиционные материалы из отходов древеси-
ны (древесностружечные плиты ДСтП, цементностружечные
плиты ЦСП, арболит, ксилолит и др.).
Особенно широко применяют хвойную древесину (сосна,
лиственница, пихта, ель) при изготовлении несущих конструк-
ций (фермы, балки, сваи, пролетные строения мостов, опалуб-
ка).
Твердые лиственные породы (дуб, бук, ясень) используются
для изготовления мелких деталей - шпонок, нагелей и как отде-
лочный материал в виде шпона, декоративной фанеры.
При переработке более половины древесины (до 60%) идет
в отходы. Отходы используют при изготовлении: древесных
плит, бумаги, спиртов, кислоты и т.д.
Мировая тенденция заключается в увеличении масштабов
использования древесины, экономному и эффективному при-
207
менению древесины в строительстве, более полному использо-
ванию отходов и низкокачественной древесины путем их ком-
плексной переработки с применением достижений современной
химии.
Перспективные направления: защита деревянных конструк-
ций от гниения и возгорания; клееные деревянные конструкции;
древесные плиты, пластики, фанера; химическая переработка
отходов (бумага, спирты, кормовые добавки для скота).
Для эффективного использования древесины необходимо
знание ее свойств, методов рационального применения, средств
и способов защиты.
Строение древесины.
Макроструктура (видимая «невооруженным» глазом): 1 -
кора, 2 - луб, 3 - камбий, 4 - заболонь, 5 - ядро, 6 – сердцевина
(рис. 10.1).
Рис. 10.1. Поперечный срез
ствола дерева
На поперечном срезе древесины просматриваются годовые
кольца, которые состоят из светлой и темной полос (ранняя и
поздняя древесина).
Основное вещество древесины – это целлюлоза (50%), а
также лигнин (25%) и гемицеллюлозы (25%).
208
Древесные породы: ядровые - дуб, сосна, кедр, лиственница,
ясень; спелодревесные (не отличаются по цвету ядро и заболонь)
- ель, пихта, бук, осина; заболонные - береза, клен, ольха, липа.
Рис. 10.2. Целлюлоза
Микроструктура древесины (видна под микроскопом) - это
клетки трубчатой формы (проводящие клетки, сердцевинные
лучи).
2. Свойства древесины
Для правильного определения области применения древе-
сины в строительстве необходимо знать ее свойства.
Физические свойства:
1. Плотность - 400-700 кг/м
3
(пихта 390, сосна 540, листвен-
ница 790). Истинная плотность - 1,54 г/см
3
. Плотность, оп-
ределенную при конкретной влажности древесины, принято
пересчитывать при стандартной 12%-ной влажности древе-
сины
12%
=
[1 + 0,01 (1 - К
0
) (12 - W)], (10.1)
где К
0
= 0,6 (береза, дуб, бук, лиственница) и К
0
= 0,5 (оси-
на, сосна, ель).
2. Гигроскопичность. Предел гигроскопичности (предел на-
сыщения волокон) 30%.
3. Влажность W. Свежесрубленная имеет влажность
50-100%; воздушно-сухая - 15-20%; комнатно-сухая - 8-
12%. Вода в древесине вызывает снижение ее прочности,
деформации набухания, достигающие 6% (в радиальной
209
плоскости) и 12% (в тангенциальной плоскости).
Рис. 10.3. Коробление
досок
При высушивании древесины наблюдается усушка и короб-
ление: вдоль волокон - 0,1%; в радиальной плоскости -
3-6%; тангенциальной - 6-12%.
4. Теплопроводность сухой древесины поперек волокон 0,17
Вт/м
0
К. Влажность определяют высушиванием или с помо-
щью электровлагомеров. Диапазон измерения влажности
древесины электровлагомером (ЭВ-2М) составляет от 7 до
30%.
5. Стойкость древесины, особенно хвойных пород, весьма
высока (растворы солей, щелочей, органические и мине-
ральные слабые кислоты). Плохо сохраняется древесина в
морской воде. Разрушают ее и концентрированные растворы
минеральных кислот (азотная в любой концентрации). Наи-
более стойка в агрессивных средах смолистая древесина ли-
ственницы.
6. Цвет древесины определяют дубильные вещества. Текстура
(рисунок на поверхности) весьма разнообразна. Древесина, в
отличие от других строительных материалов, имеет прият-
ный душистый запах (смолы, эфирные масла).
Механические свойства.
Прочность древесина максимальна при нулевой влажности
и быстро снижается с ростом влажности до предела гигроско-
пичности (рис. 10.4).
210
Рис. 10.4. Влияние влажности древесины (W) на ее
прочность при статическом изгибе (R
f
)
Показатели прочности древесины также пересчитывают на
стандартную влажность:
12%
=
w
[1 + (W - 12)], (10.2)
где = 0,04 - для сжатия и изгиба, = 0,03 - скалывание.
Прочность древесины при сжатии: вдоль волокон - 50 МПа;
поперек - 20 МПа. Прочность при изгибе - 100 МПа. При растя-
жении - 130 МПа (сталь - больше в 15 раз, стеклопластики -
больше в 3 раза). Модуль упругости при изгибе - 10
4
МПа.
Сильно снижают прочность пороки древесины. Пороки:
сучки (здоровые, загнившие, сросшиеся, несросшиеся); трещи-
ны (метиковые, морозные); пороки формы ствола (кривизна, за-
комелистость); пороки строения древесины (наклон волокон,
двойная сердцевина); химические окраски; грибные поражения;
червоточины; механические повреждения.
3. Методы повышения долговечности древесины
Известны факты длительного хранения древесины. Тысяче-
летия сохранялась древесина в гробницах фараонов и миллионы
лет - в окаменевшем состоянии. Сухая древесина может служить
очень долго. Для древесины опасно переменное увлажнение,
вызывающее ее загнивание (рис. 10.5).